Sostanze velenose e altamente tossiche con effetti neurotossici. Cosa sono le neurotossine? Meccanismo d'azione delle neurotossine

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Quali sono i pericoli degli effetti neurotossici?

Numerose sostanze possono avere un effetto dannoso sulle fibre nervose e tali sostanze sono chiamate neurotossine e i loro risultati sono chiamati disturbi neurotossici. Le neurotossine possono causare reazioni acute o ad azione ritardata, trasformando l'effetto tossico in un processo cronico.

Reagenti chimici, anestetici, antisettici, detergenti, pesticidi, insetticidi, fumi metallici e farmaci con effetti collaterali neurotossici possono agire come neurotossine. Gli effetti neurotossici possono iniziare quando i componenti di queste sostanze entrano accidentalmente nel sistema respiratorio, nel sangue e quando viene superata la loro concentrazione consentita nel sangue.

Effetti neurotossici sostanze sul corpo si manifestano in una serie di segni:

• Mal di testa,
• vertigini,
• Sensazione di svenimento
• Debolezza dei muscoli degli arti,
• Disturbi dell'equilibrio
• Sensazione di intorpidimento dei tessuti,
• Disturbi della sensibilità tissutale
• Riflessi lenti o alterati
• Disturbi cardiaci (aritmie, tachicardia),
• Deficit visivo,
• Disturbi respiratori
• Dolore simile alla sindrome radicolare,
• Disturbi del movimento
• Ritenzione urinaria o incontinenza urinaria,
• Confusione.

Disturbi neurotossici possono essere reversibili e scomparire quando cessa l'azione della neurotossina, ma possono anche portare a danni irreversibili nell'organismo.

Puoi essere esposto a effetti neurotossici:

• nella produzione di prodotti chimici, permanenza prolungata in un'atmosfera nociva,
• quando si lavora con fertilizzanti e insetticidi in agricoltura e in cottage estivi privati,
• quando si effettua la disinfezione dei locali, trovandosi in un'atmosfera piena di vapori di un disinfettante concentrato,
• durante lavori di riparazione e costruzione con pitture e vernici, adesivi, solventi in aree scarsamente ventilate,
• trovarsi in prossimità di una zona di combustione con un'elevata concentrazione di monossido di carbonio,
• Trovarsi nella zona di un disastro chimico causato dall'uomo (rilasci di emergenza).

I disturbi neurotossici possono col tempo trasformarsi in malattie del sistema nervoso e dell'apparato muscolo-scheletrico: miopatie, morbo di Parkinson, diminuzione o perdita della vista, disfunzione dell'apparato vestibolare, degrado mentale, tic, tremore.

Trattamento dei disturbi neurotossici si basa sull'attuazione di misure di disintossicazione per rimuovere le sostanze tossiche dal corpo e ridurne la concentrazione nei tessuti, ripristinare l'equilibrio idrico ed elettrolitico e purificare il sangue dalle tossine attraverso l'emosorbimento. In caso di neurotossicosi, viene effettuata una terapia sintomatica (anticonvulsivanti, miorilassanti, farmaci antinfiammatori, farmaci antiallergici) per eliminare i disturbi che appaiono come risultato di effetti tossici. La direzione prioritaria nel trattamento dei disturbi neurotossici è il ripristino dell'attività respiratoria, dell'emodinamica e la prevenzione dell'edema cerebrale. Successivamente, gli organi interessati vengono monitorati, viene prescritto un trattamento appropriato e viene ripristinata l'attività motoria.

Le neurotossine sono la tossina botulinica, la poneratossina, la tetrodotossina, la batracotossina, componenti dei veleni delle api, degli scorpioni, dei serpenti e delle salamandre.

Potenti neurotossine, come la batracotossina, influenzano il sistema nervoso depolarizzando i nervi e le fibre muscolari, aumentando la permeabilità della membrana cellulare agli ioni sodio.

Molti veleni e tossine utilizzati dagli organismi per difendersi dai vertebrati sono neurotossine. L'effetto più comune è la paralisi, che si verifica molto rapidamente. Alcuni animali usano le neurotossine durante la caccia, poiché la preda paralizzata diventa una preda conveniente.

Fonti di neurotossine

Esterno

Le neurotossine provenienti dall'ambiente esterno sono classificate come esogeno. Possono essere gas (ad esempio monossido di carbonio, BOM), metalli (mercurio, ecc.), liquidi e solidi.

Gli effetti delle neurotossine esogene una volta entrate nel corpo dipendono fortemente dalla loro dose.

Domestico

Le sostanze prodotte all'interno del corpo possono essere neurotossiche. Si chiamano endogeno neurotossine. Un esempio è il neurotrasmettitore glutammato, che è tossico ad alte concentrazioni e porta all’apoptosi.

Classificazione ed esempi

Inibitori dei canali

Agenti nervosi

• Derivati ​​alchilici dell'acido metilfluorofosfonico: sarin, soman, ciclosarina, etilzarina.

• Colinetiofosfonati e colinefosfonati: gas V.

• Altri composti simili: mandria.

Farmaci neurotossici

Guarda anche

• Verruca: un pesce che secerne una neurotossina
• La nicotina è una neurotossina particolarmente potente negli insetti
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Appunti

1. Sebbene solo le sostanze di origine biologica siano tossine, il termine neurotossina si applica anche ai veleni sintetici. "Neurotossine naturali e sintetiche", 1993, ISBN 978-0-12-329870-6, sez. “Prefazione”, citazione: “Le neurotossine sono sostanze tossiche con azioni selettive sul sistema nervoso. Per definizione, le tossine sono di origine naturale, ma il termine "neurotossina" è stato ampiamente applicato ad alcune sostanze chimiche sintetiche che agiscono selettivamente sui neuroni"
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Estratto che descrive la neurotossina

Sei mesi dopo la morte di mio nonno si è verificato un evento che, secondo me, merita una menzione speciale. Era una notte d'inverno (e gli inverni in Lituania a quel tempo erano molto freddi!). Ero appena andato a letto quando all'improvviso ho sentito una strana e molto dolce “chiamata”. Era come se qualcuno mi stesse chiamando da qualche parte molto lontana. Mi sono alzato e sono andato alla finestra. La notte era molto tranquilla, chiara e calma. Il profondo manto di neve brillava e luccicava di scintille fredde in tutto il giardino addormentato, come se il riflesso di molte stelle tessesse tranquillamente su di esso la sua scintillante rete d'argento. Era così tranquillo, come se il mondo fosse congelato in uno strano sonno letargico...
All'improvviso, proprio davanti alla mia finestra, ho visto la figura luminosa di una donna. Era molto alto, più di tre metri, assolutamente trasparente e scintillava, come se fosse tessuto da miliardi di stelle. Sentivo uno strano calore emanare da lei, che mi avvolgeva e sembrava chiamarmi da qualche parte. Lo sconosciuto gli agitò la mano, invitandolo a seguirla. E sono andato. Le finestre della mia stanza erano molto grandi e basse, non standard per gli standard normali. Nella parte inferiore arrivavano quasi a terra, quindi potevo strisciare liberamente in qualsiasi momento. Ho seguito il mio ospite senza il minimo timore. E la cosa più strana era che non sentivo affatto freddo, anche se fuori in quel momento c'erano venti gradi sotto zero ed ero solo in camicia da notte dei miei figli.
La donna (se così si può chiamare) agitò nuovamente la mano, come per invitarlo a seguirla. Sono rimasto molto sorpreso che la normale "strada lunare" abbia improvvisamente cambiato direzione e "abbia seguito" lo sconosciuto, come se creasse un percorso luminoso. E ho capito che dovevo andare lì. Così ho seguito il mio ospite fino alla foresta. Ovunque c'era lo stesso silenzio doloroso e gelido. Tutto intorno scintillava e luccicava nel bagliore silenzioso della luce lunare. Il mondo intero sembrava congelarsi in previsione di ciò che stava per accadere. La figura trasparente avanzava e io, come incantato, la seguivo. La sensazione di freddo ancora non si manifestava, anche se, come mi resi conto in seguito, avevo camminato a piedi nudi per tutto questo tempo. E la cosa molto strana era che i miei piedi non affondavano nella neve, ma sembravano galleggiare sulla superficie, senza lasciare tracce sulla neve...
Alla fine arrivammo ad una piccola radura rotonda. E lì... illuminate dalla luna, figure insolitamente alte e scintillanti stavano in cerchio. Erano molto simili alle persone, solo assolutamente trasparenti e senza peso, proprio come il mio insolito ospite. Indossavano tutti abiti lunghi e fluenti che sembravano mantelli bianchi scintillanti. Le quattro figure erano maschi, con capelli completamente bianchi (forse grigi) e molto lunghi, intercettati da cerchi luminosi sulla fronte. E due figure femminili molto simili alla mia ospite, con gli stessi lunghi capelli e un enorme cristallo scintillante al centro della fronte. Lo stesso calore calmante emanava da loro e in qualche modo ho capito che non poteva accadermi nulla di male.

Non ricordo come mi sono ritrovato al centro di questo cerchio. Ricordo solo come all'improvviso raggi verdi luminosi provenissero da tutte queste figure e si collegarono proprio su di me, nell'area dove avrebbe dovuto trovarsi il mio cuore. Tutto il mio corpo cominciò a “suonare” silenziosamente... (non so come sarebbe possibile definire con maggiore precisione il mio stato in quel momento, perché era proprio la sensazione del suono dentro). Il suono diventava sempre più forte, il mio corpo perdeva peso e restavo sospeso da terra proprio come queste sei figure. La luce verde divenne insopportabilmente luminosa, riempiendo completamente tutto il mio corpo. C'era una sensazione di incredibile leggerezza, come se stessi per decollare. All'improvviso un arcobaleno abbagliante balenò nella mia testa, come se una porta si fosse aperta e vidi un mondo completamente sconosciuto. La sensazione era molto strana: come se conoscessi questo mondo da molto tempo e allo stesso tempo non lo avessi mai conosciuto.

Cosa sono le neurotossine? Si tratta di sostanze che interferiscono con l'attività elettrica dei nervi, impedendone il corretto funzionamento.

In che modo le neurotossine distruggono le cellule nervose?

Le neurotossine sono sostanze che interagiscono con le cellule nervose, stimolandole eccessivamente o interrompendo la comunicazione tra loro. Questi sono processi dannosi per le cellule nervose che influenzano i loro processi chimici. La ricerca mostra chiaramente che le neurotossine riducono la vita delle cellule nervose. Queste tossine sono associate a vari disturbi cerebrali e malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, la corea di Huntington e il morbo di Parkinson.

Le neurotossine hanno proliferato in modo significativo negli ultimi decenni. Molti di essi sono utilizzati nel cibo che mangiamo e nell'acqua che beviamo. Le neurotossine più utilizzate si trovano nei fast food, negli alimenti in scatola e sono spesso utilizzate anche nel latte artificiale.

Neurotossine negli alimenti

Se hai un bambino o dei bambini piccoli, dovresti prestare particolare attenzione alle 10 neurotossine più comuni elencate di seguito. I bambini sono più vulnerabili alle neurotossine perché i loro corpi sono ancora in via di sviluppo. Gli alimenti trasformati come patatine, caramelle e cioccolato spesso contengono neurotossine. Se incontri cibo contenente una delle neurotossine elencate di seguito, dovresti evitare di mangiarlo.

Aspartame (noto anche come Equal, AminoSweet, NutraSweet, Spoonful) - Utilizzato più spesso negli alimenti senza zucchero. Soprattutto nelle gomme da masticare e nelle bevande senza zucchero. La maggior parte dell'aspartame è ottenuta dagli scarti di batteri geneticamente modificati. La ricerca mostra che l’aspartame può causare diabete, emicrania, insufficienza renale, convulsioni, cecità, obesità, disturbi neurologici, malattie mentali e tumori al cervello.

Il glutammato monosodico (noto anche come MSG) è più comunemente usato nelle patatine, nel cibo in scatola, negli alimenti per bambini e in una serie di alimenti malsani. Ricercatori indipendenti ritengono che il glutammato monosodico svolga un ruolo importante nello sviluppo delle malattie neurodegenerative del cervello, tra cui l'Alzheimer, il Parkinson e la malattia di Huntington. La prova a sostegno di questa affermazione deriva dal fatto che i grutani monoinsaturi danneggiano i neuroni, in particolare le cellule cerebrali.

Il sucralosio (noto anche come Splenda) è un dolcificante artificiale utilizzato nei prodotti senza zucchero, in particolare nelle bevande. Il sucralosio è stato scoperto quasi per caso mentre erano in corso ricerche per creare un nuovo insetticida. Pertanto, molti scienziati ritengono che il sucralosio debba essere considerato un insetticida. Questa tossina è identificata da molti come il cugino chimico del DDT. Il sucralosio è un composto clorurato e la decomposizione di questo tipo di composto nel corpo rilascia sostanze chimiche tossiche.

Alluminio – Questo metallo è comune nell’acqua potabile e nei vaccini. L'alluminio è altamente assorbito dal corpo. L'acido citrico o il citrato possono aumentarne significativamente l'assorbimento. I vaccini sono una delle principali cause di tossicità dell’alluminio perché l’alluminio viene iniettato direttamente nel corpo.

Mercurio: questo metallo pesante è comune nei prodotti ittici e nei vaccini. Il mercurio può essere trovato anche nell'acqua potabile. È una delle neurotossine più tossiche perché distrugge facilmente il tessuto cerebrale.

Fluoruro (fluoruro di sodio). Questa tossina è molto comune nell'acqua potabile e nei normali dentifrici. In passato il fluoro veniva utilizzato come veleno per topi. Il fluoro utilizzato nei prodotti di consumo è una miscela di sostanze chimiche molto pericolose. Conosciuto anche come fluoruro di sodio, non si mescola con il fluoruro di calcio presente in natura. Per questo motivo, i dentifrici al fluoro hanno etichette di avvertenza.

Proteine ​​vegetali idrolizzate – Questo ingrediente alimentare malsano è comune nella maggior parte degli alimenti malsani. Contiene alte concentrazioni di glutammato e aspartato, che possono stimolare le cellule nervose e alla fine portarle alla morte.

Caseinato di calcio – Questa tossina è comunemente usata negli integratori proteici, nei cibi spazzatura e nelle bevande energetiche al cioccolato. Danneggia il cervello a causa delle sue proprietà neurotossiche.

Caseinato di sodio – Questo tipo di proteina è comune nei latticini e nei cibi spazzatura. Si ritiene che causi problemi di autismo e malattie gastrointestinali.

L'estratto di lievito è un ingrediente alimentare popolare in molti alimenti trasformati come i cibi in scatola. È tossico per il cervello.

Alcune sostanze possono avere effetti estremamente negativi sulla salute umana. I veleni naturali o sintetici colpiscono i reni, il fegato, il cuore, danneggiano i vasi sanguigni, causano sanguinamenti o agiscono a livello cellulare. Le neurotossine sono sostanze che danneggiano le fibre nervose e il cervello e le conseguenze di tali tossine sono chiamate disturbi neurotossici. L'impatto di questo tipo di veleni può essere ritardato o causare condizioni acute.

Cosa sono le neurotossine e dove vengono utilizzate le sostanze tossiche?

Le neurotossine possono essere sostanze chimiche, farmaci che causano anestesia, antisettici, fumi metallici, detergenti aggressivi, pesticidi e insetticidi. Alcuni organismi viventi sono in grado di produrre neurotossine in risposta a una minaccia per il sistema immunitario e nell’ambiente sono presenti numerose sostanze tossiche.

Secondo i dati della ricerca scientifica riassunti nella pubblicazione dell’autorevole rivista medica settimanale “The Lancet”, circa duecento tossine possono danneggiare il sistema nervoso umano. Successivamente (dopo aver studiato i dati dell'Istituto Nazionale per la Sicurezza sul Lavoro), si è reso necessario aggiungere all'elenco pubblicato lo stesso numero di sostanze tossiche che in un modo o nell'altro hanno un effetto negativo sul sistema nervoso centrale.

In quest'ultimo caso, il danno alle fibre nervose si combinava con il danno agli organi e ai sistemi associati e i sintomi di un disturbo neurotossico apparivano quando venivano superati i limiti di esposizione consentiti.

Pertanto, l'elenco delle sostanze chimiche che possono essere classificate come neurotossine si espande a seconda dei criteri a cui aderisce una particolare pubblicazione o autore.

È possibile ottenere avvelenamento da neurotossine inalando fumi tossici, aumentando la concentrazione consentita nel sangue o mangiando cibi saturi con grandi quantità di sostanze tossiche. Molte sostanze tossiche sono presenti nell’ambiente, nei beni di consumo e nei prodotti chimici domestici. Le neurotossine sono utilizzate in cosmetologia, medicina e industria.

Qual è l'effetto neurotossico sul corpo?

Gli effetti neurotossici colpiscono principalmente il cervello e le fibre nervose. La neutralizzazione del lavoro delle cellule nel sistema nervoso può portare alla paralisi muscolare, al verificarsi di una reazione allergica acuta e influisce sullo stato mentale generale di una persona. Nei casi più gravi, l’avvelenamento può causare il coma ed essere fatale.

Sostanze tossiche di questo tipo vengono assorbite nelle terminazioni nervose, trasmesse alle cellule e interrompono le funzioni vitali. I meccanismi naturali di disintossicazione dell'organismo sono praticamente impotenti contro le neurotossine: nel fegato, ad esempio, la cui caratteristica funzionale principale è l'eliminazione delle sostanze nocive, la maggior parte delle neurotossine, per la loro natura specifica, vengono riassorbite dalle fibre nervose.

Il veleno neurotossico può complicare il decorso di qualsiasi malattia, rendendo difficile la diagnosi definitiva e il trattamento tempestivo.

Stabilire una diagnosi accurata include necessariamente la determinazione della sospetta fonte di infezione, lo studio della storia del contatto con un potenziale veleno, l'identificazione del quadro clinico completo e l'esecuzione di test di laboratorio.

Classificazione dei rappresentanti più famosi delle neurotossine

Fonti mediche classificano le neurotossine in inibitori dei canali, agenti nervini e farmaci neurotossici. In base alla loro origine le sostanze tossiche si dividono in quelle ottenute dall'ambiente esterno (esogene) e quelle prodotte dall'organismo (endogene).

La classificazione delle neurotossine, da cui è probabile che si verifichi l'avvelenamento sul lavoro e a casa, comprende tre gruppi di sostanze più comuni:

1. Metalli pesanti. Mercurio, cadmio, piombo, antimonio, bismuto, rame e altre sostanze vengono rapidamente assorbiti nel tratto digestivo, trasportati attraverso il flusso sanguigno a tutti gli organi vitali e depositati in essi.
2. Biotossine. Le biotossine comprendono potenti veleni prodotti, in particolare, dalla vita marina e dai ragni. Le sostanze possono penetrare meccanicamente (mediante un morso o un'iniezione) o mangiando animali velenosi. Inoltre, i batteri del botulismo sono biotossine.
3. Xenobiotici. Una caratteristica distintiva di questo gruppo di neurotossine è il loro effetto prolungato sul corpo umano: l'emivita della diossina, ad esempio, varia da 7 a 11 anni.

Sintomi di danno da neurotossine

I disturbi neurotossici causati da sostanze tossiche sono caratterizzati da una serie di sintomi tipici dell'avvelenamento in linea di principio e da segni specifici che si verificano durante l'intossicazione con un particolare composto.

Intossicazione da metalli pesanti

Pertanto, i pazienti manifestano i seguenti segni di intossicazione da metalli pesanti:

• disagio addominale;
• gonfiore, diarrea o stitichezza;
• nausea e vomito occasionale.

Allo stesso tempo, l'avvelenamento con un metallo specifico ha le sue caratteristiche distintive. Pertanto, con l'intossicazione da mercurio, si avverte un sapore metallico in bocca, sono caratteristici l'aumento della salivazione e il gonfiore dei linfonodi, ed è caratterizzato da una forte tosse (a volte con sangue), lacrimazione e irritazione delle mucose del vie respiratorie.

Un caso grave è: si sviluppa anemia, la pelle diventa bluastra e il funzionamento del fegato e dei reni viene rapidamente interrotto.

Avvelenamento da biotossine

In caso di avvelenamento da biotossine, i primi segni di intossicazione possono includere:

• aumento della salivazione, intorpidimento della lingua, perdita di sensibilità alle gambe e alle braccia (tipico dell'avvelenamento da tetrodotossina contenuta nel pesce palla);
• aumento del dolore addominale, nausea e vomito, irregolarità intestinali, macchie davanti agli occhi e insufficienza respiratoria (intossicazione da tossina botulinica);
• forte dolore al cuore, ipossia, paralisi dei muscoli interni (una condizione simile a un infarto si verifica quando si avvelena con la batracotossina contenuta nelle ghiandole di alcune specie di rane).

Intossicazione da xenobiotici

Un veleno neurotossico di origine antropica è pericoloso perché i sintomi di intossicazione possono comparire per un lungo periodo di tempo, il che porta ad avvelenamento cronico.

I danni causati dalla formaldeide o dalle diossine - sottoprodotti della produzione di pesticidi, carta, plastica, ecc. - sono accompagnati dai seguenti sintomi:

• perdita di forza, affaticamento, insonnia;
• dolore addominale, perdita di appetito e stanchezza;
• irritazione delle mucose della bocca, degli occhi e delle vie respiratorie;
• nausea, vomito con sangue, diarrea;
• compromissione della coordinazione dei movimenti;
• ansia, delirio, sensazione di paura.

Caratteristiche dell'avvelenamento da neurotossine

Una caratteristica distintiva delle neurotossine è il danno al sistema nervoso umano.

Pertanto, le condizioni del paziente sono caratterizzate da:

• compromissione della coordinazione dei movimenti;
• rallentamento dell'attività cerebrale;
• disturbi della coscienza, perdita di memoria;
• mal di testa pulsante;
• oscuramento degli occhi.

Di norma, i sintomi generali includono sintomi di avvelenamento dal sistema respiratorio, digestivo e cardiovascolare. Il quadro clinico specifico dipende dalla fonte di intossicazione.

Prevenzione dell'intossicazione sul lavoro e a casa

La prevenzione dell'avvelenamento dipende in gran parte dalla natura della potenziale minaccia. Pertanto, per evitare intossicazioni da biotossine, il cibo dovrebbe essere cotto accuratamente, evitare di mangiare prodotti scaduti o di bassa qualità ed evitare il contatto con animali e piante potenzialmente velenosi. L'avvelenamento da metalli pesanti può essere prevenuto utilizzando prodotti realizzati con questi materiali rigorosamente per lo scopo previsto, osservando le misure di sicurezza quando si lavora in industrie pericolose e le norme sanitarie.

Leonid Zavalsky

Le neurotossine sono sempre più utilizzate in medicina per scopi terapeutici.

Alcune neurotossine con diverse strutture molecolari hanno un meccanismo d'azione simile, causando transizioni di fase nelle membrane delle cellule nervose e muscolari. L'idratazione gioca un ruolo importante nell'azione delle neurotossine, che influenza in modo significativo la conformazione dei veleni e dei recettori interagenti.

Le informazioni sulla velenosità del pesce palla (maki-maki, palombo, pesce palla, ecc.) Risalgono a tempi antichi (più di 2500 anni aC). Tra gli europei, il primo a fornire una descrizione dettagliata dei sintomi di avvelenamento fu il famoso navigatore Cook, che, insieme a 16 marinai, si concesse il pesce palla durante il suo secondo viaggio intorno al mondo nel 1774. Fu fortunato, perché “toccò appena il filetto”, mentre “il maiale, che mangiò le interiora, morì”. Stranamente, i giapponesi non possono negarsi il piacere di assaggiare questa, dal loro punto di vista, prelibatezza, anche se sanno con quanta cura dovrebbe essere preparata e quanto sia pericoloso mangiarla.

I primi segni di avvelenamento compaiono entro pochi minuti o 3 ore dopo aver mangiato il fugu. Inizialmente, lo sfortunato mangiatore avverte un formicolio e un intorpidimento della lingua e delle labbra, che poi si diffonde a tutto il corpo. Poi iniziano il mal di testa e il mal di stomaco e le mie braccia diventano paralizzate. L'andatura diventa instabile, compaiono vomito, atassia, stupore e afasia. La respirazione diventa difficile, la pressione sanguigna diminuisce, la temperatura corporea diminuisce e si sviluppa cianosi delle mucose e della pelle. Il paziente cade in uno stato comatoso e, subito dopo la cessazione della respirazione, si interrompe anche l'attività cardiaca. In una parola, un'immagine tipica dell'azione di un veleno nervoso.

Nel 1909 il ricercatore giapponese Tahara isolò il principio attivo del fugu e lo chiamò tetrodotossina. Tuttavia, solo 40 anni dopo fu possibile isolare la tetrodotossina in forma cristallina e stabilirne la formula chimica. Per ottenere 10 g di tetrodotossina, lo scienziato giapponese Tsuda (1967) dovette processare 1 tonnellata di ovaie di fugu. La tetrodotossina è un composto di aminoperidrochinazolina con un gruppo guanidinico e ha un'attività biologica estremamente elevata. Come si è scoperto, è la presenza del gruppo guanidinico a svolgere un ruolo decisivo nella comparsa della tossicità.

Contemporaneamente allo studio del veleno dei pesci dai denti di roccia e dei pesci palla, molti laboratori in tutto il mondo hanno studiato le tossine isolate dai tessuti di altri animali: salamandre, tritoni, rospi velenosi e altri. Si è rivelato interessante che in alcuni casi, tessuti di animali completamente diversi che non hanno alcuna relazione genetica, in particolare il tritone californiano Taricha torosa, i pesci del genere Gobiodon, le rane centroamericane Atelopus, i polpi australiani Hapalochlaena maculosa, producevano lo stesso veleno tetrodotossina.

L'azione della tetrodotossina è molto simile a quella di un'altra neurotossina non proteica, la saxitossina, prodotta da dinoflagellati flagellati unicellulari. Il veleno di questi organismi unicellulari flagellati può essere concentrato nei tessuti dei molluschi di cozze durante la riproduzione di massa, dopo di che le cozze diventano velenose se consumate dall'uomo. Uno studio sulla struttura molecolare della sassitossina ha dimostrato che le sue molecole, come la tetrodotossina, contengono un gruppo guanidinico, anche due di questi gruppi per molecola. Altrimenti, la sassitossina non ha elementi strutturali comuni con la tetrodotossina. Ma il meccanismo d'azione di questi veleni è lo stesso.

L'effetto patologico della tetrodotossina si basa sulla sua capacità di bloccare la conduzione degli impulsi nervosi nei tessuti nervosi e muscolari eccitabili. L'unicità dell'azione del veleno sta nel fatto che in concentrazioni molto basse - 1 gamma (centomillesimo di grammo) per chilogrammo di un corpo vivente - blocca la corrente di sodio in entrata durante il potenziale d'azione, che porta alla morte . Il veleno agisce solo all'esterno della membrana dell'assone. Sulla base di questi dati, gli scienziati giapponesi Kao e Nishiyama hanno ipotizzato che la tetrodotossina, la cui dimensione del gruppo guanidinico è vicina al diametro dello ione sodio idrato, entra nella bocca del canale del sodio e vi rimane bloccata, stabilizzandosi sul all'esterno dal resto della molecola, le cui dimensioni superano il diametro del canale. Dati simili sono stati ottenuti studiando l'effetto bloccante della sassitossina. Consideriamo il fenomeno in modo più dettagliato.

A riposo, viene mantenuta una differenza di potenziale di circa 60 mV tra i lati interno ed esterno della membrana dell'assone (il potenziale esterno è positivo). Quando il nervo viene eccitato nel punto di applicazione in breve tempo (circa 1 ms), la differenza di potenziale cambia segno e raggiunge 50 mV, la prima fase del potenziale d'azione. Dopo aver raggiunto il massimo, il potenziale in un dato punto ritorna allo stato iniziale di polarizzazione, ma il suo valore assoluto diventa leggermente maggiore rispetto a quello a riposo (70 mV) - la seconda fase del potenziale d'azione. Entro 3-4 ms, il potenziale d'azione in questo punto dell'assone ritorna al suo stato di riposo. L'impulso di cortocircuito è sufficiente per eccitare la sezione adiacente del nervo e ripolarizzarla nel momento in cui la sezione precedente ritorna in equilibrio. Pertanto, il potenziale d'azione si propaga lungo il nervo sotto forma di un'onda non smorzata che viaggia ad una velocità di 20-100 m/s.

Hodgkin e Huxley e i loro collaboratori studiarono in dettaglio il processo di propagazione delle eccitazioni nervose e dimostrarono che nello stato di riposo la membrana dell'assone è impermeabile al sodio, mentre il potassio si diffonde liberamente attraverso la membrana. Il “flusso” del potassio porta via una carica positiva e lo spazio interno dell’assone si carica negativamente, impedendo un ulteriore rilascio di potassio. Di conseguenza, si scopre che la concentrazione di potassio all'esterno della cellula nervosa è 30 volte inferiore a quella all'interno. Con il sodio, la situazione è opposta: nell'assoplasma la sua concentrazione è 10 volte inferiore rispetto allo spazio intercellulare.

Le molecole di tetrodotossina e sassitossina bloccano il canale del sodio e, di conseguenza, impediscono il passaggio di un potenziale d'azione attraverso l'assone. Come si vede, oltre all'interazione specifica del gruppo guanidinico con l'imboccatura del canale (interazione del tipo “key-lock”), una certa funzione nell'interazione è svolta dalla restante parte della molecola, soggetta all'idratazione da parte delle molecole d'acqua della soluzione salino-acquosa circondata dalla membrana.

L'importanza degli studi sull'azione delle neurotossine difficilmente può essere sopravvalutata, poiché per la prima volta ci hanno permesso di avvicinarci alla comprensione di fenomeni fondamentali come la permeabilità ionica selettiva delle membrane cellulari, che è alla base della regolazione delle funzioni vitali del corpo . Utilizzando il legame altamente specifico della tetrodotossina marcata con trizio, è stato possibile calcolare la densità dei canali del sodio nella membrana assonale di diversi animali. Pertanto, nell'assone gigante del calamaro la densità del canale era 550 per micrometro quadrato, e nel muscolo sartorio della rana era 380.

Il blocco specifico della conduzione nervosa ha consentito l'uso della tetrodotossina come potente anestetico locale. Attualmente molti paesi hanno già avviato la produzione di antidolorifici a base di tetrodotossina. Esistono prove di un effetto terapeutico positivo dei farmaci neurotossici nell'asma bronchiale e nelle condizioni convulsive.

I meccanismi d'azione dei farmaci a base di morfina sono stati ora studiati in grande dettaglio. La medicina e la farmacologia conoscono da tempo le proprietà dell’oppio per alleviare il dolore. Già nel 1803 il farmacologo tedesco Fritz Serthuner riuscì a purificare la droga dell'oppio e ad estrarne il principio attivo: la morfina. Il farmaco morfina trovò largo impiego nella pratica clinica, soprattutto durante la Prima Guerra Mondiale. Il suo principale svantaggio è l’effetto collaterale, che si esprime nella formazione di dipendenza chimica e nella dipendenza del corpo dal farmaco. Si è cercato quindi di sostituire la morfina con un antidolorifico altrettanto efficace, ma senza effetti collaterali. Tuttavia, tutte le nuove sostanze, come si è scoperto, causano anche la sindrome da dipendenza. Questo destino toccò all'eroina (1890), alla meperidina (1940) e ad altri derivati ​​della morfina. L'abbondanza di molecole di oppiacei di forma diversa fornisce la base per stabilire con precisione la struttura del recettore degli oppiacei a cui è attaccata la molecola di morfina, simile al recettore della tetrodotossina.

Tutte le molecole degli oppiacei analgesicamente attivi hanno elementi comuni. La molecola dell'oppio ha una rigida forma a T, rappresentata da due elementi reciprocamente perpendicolari. Alla base della molecola T c'è un gruppo idrossile e ad un'estremità della barra orizzontale c'è un atomo di azoto. Questi elementi costituiscono la “base” della chiave che apre la serratura del recettore. Sembra significativo che solo gli isomeri levogiri della serie della morfina abbiano attività analgesica ed euforica, mentre gli isomeri destrogiri siano privati ​​di tale attività.

Numerosi studi hanno stabilito che i recettori degli oppiacei esistono nel corpo di tutti gli animali vertebrati senza eccezioni, dagli squali ai primati, compreso l'uomo. Inoltre, si è scoperto che il corpo stesso è in grado di sintetizzare sostanze simili all'oppio chiamate encefaline (metionina-encefalina e leucina-encefalina), costituite da cinque aminoacidi e contenenti necessariamente una specifica "chiave" di morfina. Le encefaline vengono rilasciate da speciali neuroni encefalinici e provocano il rilassamento del corpo. In risposta all'attaccamento delle encefaline al recettore degli oppiacei, il neurone di controllo invia un segnale di rilassamento alla muscolatura liscia e viene percepito dalla più antica formazione del sistema nervoso - il cervello limbico - come uno stato di suprema beatitudine, o euforia. Tale stato, ad esempio, può verificarsi dopo la fine dello stress, un lavoro ben fatto o una profonda soddisfazione sessuale, richiedendo una certa mobilitazione delle forze del corpo. La morfina eccita i recettori degli oppiacei, come le encefaline, anche quando non c'è motivo di beatitudine, ad esempio in caso di malattia. È stato dimostrato che lo stato di nirvana degli yogi non è altro che euforia raggiunta dal rilascio di encefaline attraverso l'autoallenamento e la meditazione. In questo modo, gli yogi aprono l'accesso alla muscolatura liscia e possono regolare il funzionamento degli organi interni, persino fermare il battito cardiaco.